日本3月量产全新潜艇动力，航行暴露率将下降2.5倍

图：日本苍龙潜艇

在数年前，日本宣布将在其潜艇上使用锂电池；而根据最新的报道，日本宣称将在今年3月正式开始潜艇锂电池量产，并在明年8月交付。如果日本此举顺利的话，这将是100年来世界潜艇用蓄电池的一次历史性突破。

对于常规潜艇来说，在水下跑路通常是依靠电池提供电力，由电机驱动前进的；因此电池的性能好坏，直接决定了常规潜艇的诸多关键性能——在水下能跑多快、跑多久，上浮喘气给电池组充电要花多长时间，在提前终止充电又立刻下潜以后，撒开了高速跑的能力有多强，等等等等。

图：常规潜艇里有很大一部分容积用来装电池组，当然这些电池组本身还有作为配重控制全艇重心的作用

除了极少数例外——比如德国选用燃料电池，是通过氢、氧等在电池内反应，本身直接发生电力以外；目前各国主流的常规潜艇，用的还是蓄电池，更准确的说，全部都是铅酸蓄电池——和绝大部分常规能源汽车（不包括电动车、混动车）用的是同类产品。这种电池最大的优势，就是安全性非常好——当然这是相对来说的；铅酸电池本身存在析出氢气的问题，如果维护和使用不当，同样存在起火爆炸可能性。

图：铅酸电池本身需要比较复杂的维护和监测系统进行辅助，才能保持稳定的性能工作状态

但是铅酸电池本身的性能缺陷很多。首先就是电池笨重、体积大，但是容量却比较低。其次铅酸电池的容量还具备非常大的使用限制——在高功率大电流放电的状态，和低功率小电流放电的状态下，容量能差到一倍以上。对于潜艇这种非常大的动力设备，大容量的铅酸电池组需要很复杂的辅助系统支持：包括酸液循环系统，电池舱冲洗系统，以及针对氢气析出风险的氢气监测和复合系统等等。

图：传统上的潜艇高性能电池发展路线还有很多，其中一部分技术成熟但是价格高昂，注定不会成为主流，比如银锌电池——它们更多的用在鱼类和小型特种潜艇上。而其它的路线，包括钠硫高温电池等，虽然理论性能极为优越，但是都离实用化遥遥无期。

而这些铅酸电池的缺陷，在锂电池上基本都不存在。锂电池轻巧、体积小而容量大，无所谓记忆效应，大电流放电时的有效容量下降远远小于铅酸电池，电池全功率运行不受充电状态影响，充电过程全部在第一阶段完成，充电快而且能使柴油机一直保持最佳效率运行，而且电池基本上全寿命期间不需要额外维护。

图：锂电池的技术进步和成熟，是靠全球民用市场撑起来的，没有任何一个国家的军队能独立支持起来

这其中大量的优点，正是锂电池眼下被广泛引用在手机、笔记本电脑上的关键原因。而当它取代潜艇的铅酸电池组（以相同体积作为限制条件计算）的时候，可以在高功率（比如高速前进）下获得200%以上的电池容量；在经济巡航的情况下，可以获得130%以上；潜艇航行过程的暴露率下降2.5倍。

实际上从锂电池兴起的时刻起，它就被视为极具潜力的未来潜艇动力电池发展方向。但是锂电池在安全性上的不足——特别是大量锂电池串并联时，由于电池本身制造的一致性差异，引发个别电池过充过放，最后导致热失控引发起火爆炸等问题；使得它在潜艇、飞机上的应用被局限的很厉害。

图：波音787由于对锂电池的体积过度压缩，导致热失控引发火灾，而且阻燃措施不足

不过现在的锂电池单纯从技术上讲，安全性已经比早期的锂金属电池和液态锂离子电池强得多了；包括波音787电池组起火等事故，多数都是由于过度压缩电池组体积等设计缺陷引发的。理论上讲，目前锂电池确实已经在先进电池控制系统等技术的辅助下，满足最严苛的使用标准。

从总体上讲，锂电池技术的成熟，与它在全球民用市场上的发展是分不开的。庞大的商业市场竞争，使得锂电池本身获得的研发投入——包括资金、优秀的研发人员，都远远超过封闭的专门军用技术。这个规律将同样体现在其它电池上。从这个角度来看，中国潜艇下一代动力电池的发展方向，肯定也是锂电池。